课程设计电子钟.docx

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课程设计电子钟

1

课程设计应达到的目的

1通过本次课程设计的实践与前后的准备与总结，复习，钻研和领会，巩固了数字电子技术课上所学知识，使我们初步掌握了该仿真软件Multisim的使用；

2提高电路布局﹑布线及检查和排除故障的能力；

3提高书面表达能力；

4通过小组团队的实践，为毕业后适应团队合作开发模式打下基础，了解项目管理﹑团队合作﹑文档编写﹑口头与书面表达的重要性。

并在实验中提高自学能力，创造能力与团队协作能力。

2．课程设计题目及要求

题目：

《数字电子钟设计》

㈠设计要求：

⑴准确计时，以数字形式显示时﹑分﹑秒的时间。

⑵小时计时采用24进制的计时方法，分﹑秒采用60进制的计时方式。

⑶具有快速校准时、分、秒的功能。

㈡设计目的：

了解555定时器、4518和74LS160计数器、4511译码器、共阴数码管等各种元件的使用方法。

主要了解各种芯片的引脚：

使能端、清零端、置一端、输入输出端的高低位判别、电源接地端等等的接法要会根据电路图来分得清。

㈢单元电路设计:

1秒脉冲发生器

2秒、分、时计时器

3秒、分、时译码显示模块

4校时电路

㈣附图说明各部分功能的实现:

1开始状态

2时、分、秒分别校时

3满60秒向分钟进位状态

4满60分向小时进位状态

523:

59:

50向00:

00：

00进位

3．课程设计任务及工作量的要求〔包括课程设计计算说明书、图纸、实物样品等要求〕

课程设计为学生提供了一个既动手又动脑，独立实践的机会，将课本上的理论知识和实际有机的结合起来，锻炼学生的分析解决实际问题的能力，提高学生适应实际、实践动手的能力。

课程设计是一门很好的课程，很值得我们去投入。

㈠本次设计考核的主要能力有：

1.电工基本知识

2.模拟电子技术知识

3.数字电子技术知识

4.项目设计与运作能力

6.团队协作能力

7.技术文档撰写能力

㈡要求完成的工作量包括：

5设计仿真模拟电路并现场调试成功；

6制作成品，并现场演示效果；

7上交团队合作的总结。

㈢设计报告内容

3.1实验名称

数字电子钟

3.2实验目的

•掌握数字电子钟的设计、组装与调试方法；

•熟悉集成电路的使用方法。

3.3实验器材及主要器件

器件名称

型号

数量

555计数器

NE555

1

译码器

74HC4511

6

计数器

74LS160

2

D触发器

74LS74

1

双BCD同步加计数器

4518

6

与门

7408

8

或门

7432

3

与非门

74LS00

2

100Ω

6

50Ω

6

电阻

2kΩ

1

5kΩ

1

22MΩ

1

电位器

10kΩ

2

电容

10uF

1

100uF

1

10pF

1

数码管

共阴七段显示

6

晶振

R145-32768Hz

1

3.4数字电子钟基本原理

数字电子钟的逻辑框图如下图所示。

它由555集成芯片构成的振荡电路、分频器、计数器、显示器和校时电路组成。

555集成芯片构成的振荡电路产生的信号经过分频器作为秒脉冲，秒脉冲送入计数器，计数结果通过“时”、“分”、“秒”译码器显示时间。

框图

3.5数字电子钟单元电路设计、参数计算和器件选择

555定时器介绍：

555定时器电路是一种中规模集成定时器，目前应用十分广泛。

通常只需外接几个电阻及电容元件，就可以构成各种不同用途的脉冲电路，如多谐振荡器，单稳态触发器以及施密特触发器等。

构成多谐振荡器时器各个引脚及电容电容的接法如上图所示。

555定时器构成多谐振荡器的电路

A.电路结构

下图5所示为用555定时器构成多谐振荡器的电路中，R端接高电平Vcc。

Vco（5）连接0.01uF电容，起滤波作用。

将Vi1（6）和Vi2

（2）连接在一起，作为输入信号Vi的输入端，就构成如图5所示的多谐振荡器电路形式。

将三极管Td输入端（7）通电阻R1接到电源Vcc，Td就构成集电极开路反向器形式，其输出再通过RC积分电路反馈至输入V1，就构成多谐振荡器，其波形如图6所示。

555定时器构成多谐振荡器的电路

C.电路分析

多谐振荡器是一种能产生矩形波的自激振荡器，也称矩形波发生器。

多谐振荡电路一共经历两个暂稳态:

在电容充电时，暂稳态持续时间为Tw1=0.7（R1+R2）C；

在电容C放电时，暂稳态持续时间为Tw2=0.7R2C。

因此，电路输出矩形脉冲的周期Tw为:

Tw=Tw1+Tw2=0.7（R1+2R2）C

555芯片的引脚图

脉冲发生器仿真图

用555计数器构成多谐振荡器，R1=5kΩ，R2=4.5kΩ，C1=10uF，C2=100uF。

（4.5kΩ可用10kΩ的电位器调节）

秒脉冲的波形图

由图可得到仿真出来的结果为

T=1.007S，

可以近似做为秒脉冲使用。

3.6秒、分计数器、译码器

秒分计数器及其译码电路图

CD4518是二、十进制（8421编码）同步加计数器，内含两个单元的加计数器，其功能表如真值表所示。

每单个单元有两个时钟输入端CLK和EN，可用时钟脉冲的上升沿或下降沿触发。

由表可知，若用ENABLE信号下降沿触发，触发信号由EN端输入，CLK端置“0”；若用CL℃K信号上升沿触发，触发信号由CL℃K端输入，ENABLE端置“1”。

RESET端是清零端，RESET端置“1”时，计数器各端输出端Q1～Q4均为“0”，只有RESET端置“0”时，CD4518才开始计数。

CD4511是一个用于驱动共阴极LED（数码管）显示器的BCD码—七段码译码器，特点：

具有BCD转换、消隐和锁存控制、七段译码及驱动功能的CMOS电路能提供较大的拉电流。

可直接驱动LED显示器其中abcd为BCD码输入，a为最低位。

LT为灯测试端，加高电平时，显示器正常显示，加低电平时，显示器一直显示数码“8”，各笔段都被点亮，以检查显示器是否有故障。

BI为消隐功能端，低电平时使所有笔段均消隐，正常显示时，B1端应加高电平。

另外CD4511有拒绝伪码的特点，当输入数据越过十进制数9（1001）时，显示字形也自行消隐。

LE是锁存控制端，高电平时锁存，低电平时传输数据。

a～g是7段输出，可驱动共阴LED数码管。

图中为4518计数器加上4511译码器还有数码管组成秒、分计数器的显示电路。

CD4518芯片引脚图

CD4511芯片引脚图

3.7二十四进制时计数器

74LS160介绍

引出端符号：

TC进位输出端

CEP计数控制端

Q0－Q3输出端

CET计数控制端

CP时钟输入端（上升沿有效）

/MR异步清除输入端（低电平有效）

/PE同步并行置入控制端（低电平有效）74LS160芯片引脚图

十进制同步计数器（异步清除）

74LS160的简要说明：

160为可预置的十进制同步计数器，

160的清除端是异步的。

当清除端/MR为低电平时，不管时钟端

CP状态如何，即可完成清除功能。

160的预置是同步的。

当置入控制器/PE为低电平时，在CP上

升沿作用下，输出端Q0－Q3与数据输入端P0－P3一致。

对于

54/74160，当CP由低至高跳变或跳变前，如果计数控制端CEP、CET

为高电平，则/PE应避免由低至高电平的跳变，而54/74LS160无此

种限制。

160的计数是同步的，靠CP同时加在四个触发器上而实现的。

当CEP、CET均为高电平时，在CP上升沿作用下Q0－Q3同时变化。

时计数器及其译码电路图

3.8总电路图

（秒脉冲电路见第八页）

实物图：

4．主要参考文献

模拟电子技术（修订版）清华大学出版社北京交通大学出版社

模拟电子技术教程电子工业出版社

朱定华主编.电子电路测试与实验.北京：

清华大学出版社，2004.

5.总结：

做电路仿真重在自学，不管老实讲没讲过都可以通过上网查文档、看视频等找到资料自学，做了一个数字电路电子钟后，我感觉我学到了很多很多，至少会看电路图，会用multisim画电路图并且仿真，知道如何写元件表及如何买元件，也会实际连接电路图，最终也做出了一个能运行的电子钟。

现在对设计的过程了解的比较清楚了，万事开头难，好的开始是成功的一半，以后在做类似的设计的话，在开始时也不至于手忙脚乱，不知从何处下手。

总之，做了这个课程设计感觉收获颇丰。

5．课程设计时间安排

起止日期

工作内容

月日－月日

月日－月日

月日－月日

月日－月日

月日－月日

月日－月日

月日－月日

6．成绩考核办法

教研室审查意见：

教研室主任签字：

年月日